高三物理一轮复习配套理想气体状态方程人教选修.pptx

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1、第1页/共57页 理想气体理想气体1定定义义：在在任任何何温温度度、任任何何压压强强下下都都遵遵从从气气体体实实验验定律的气体叫做理想气体定律的气体叫做理想气体第2页/共57页2对理想气体的理解对理想气体的理解(1)理解理解理理想想气气体体是是为为了了研研究究问问题题方方便便而而提提出出的的一一种种理理想想模模型型，是是实实际际气气体体的的一一种种近近似似，实实际际上上并并不不存存在在，就就像像力力学学中的质点、电学中的点电荷模型一样中的质点、电学中的点电荷模型一样从从宏宏观观上上讲讲，实实际际气气体体在在压压强强不不太太大大、温温度度不不太太低低的的条条件件下下，可可视视为为理理想想气气体体

2、。而而在在微微观观意意义义上上，理理想想气气体体是是指指分分子子本本身身大大小小与与分分子子间间的的距距离离相相比比可可以以忽忽略略不不计计且且分分子间不存在相互作用的引力和斥力的气体子间不存在相互作用的引力和斥力的气体第3页/共57页(2)特点特点严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程严格遵守气体实验定律及理想气体状态方程理理想想气气体体分分子子本本身身的的大大小小与与分分子子间间的的距距离离相相比比可可以以忽略不计，分子可视为质点忽略不计，分子可视为质点理理想想气气体体分分子子除除碰碰撞撞外外，无无相相互互作作用用的的引引力力和和斥斥力力，故故无无分分子子势势能能，理理想想气气体体的的内内

3、能能等等于于所所有有分分子子热热运运动动动动能能之和，一定质量的理想气体内能只与温度有关之和，一定质量的理想气体内能只与温度有关第4页/共57页理理想想气气体体是是一一种种理理想想化化模模型型，是是对对实实际际气气体体的的科科学学抽抽象象题题目目中中无无特特别别说说明明时时，一一般般都都可可将将实实际际气气体体作作为为理理想想气体来处理气体来处理.第5页/共57页理想气体状态方程理想气体状态方程1理理想想气气体体遵遵循循的的规规律律：一一定定质质量量的的理理想想气气体体的的压压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数第6页/共57页3理想气体状态方程

4、的推导理想气体状态方程的推导一一定定质质量量的的某某种种理理想想气气体体由由初初态态(p1、V1、T1)变变化化到到末末态态(p2、V2、T2)，因因气气体体遵遵从从三三个个气气体体实实验验定定律律，我我们们可可以以从从三三个个定定律律中中任任意意选选取取其其中中两两个个，通通过过一一个个中中间间状状态态，建建立立两两个个方方程程，解解方方程程消消去去中中间间状状态态参参量量便便可可得得到到理理想想气气体状态方程组合方式有体状态方程组合方式有6种，如图所示种，如图所示第7页/共57页第8页/共57页第9页/共57页4对理想气体状态方程的理解对理想气体状态方程的理解(1)适用对象适用对象一定质量

5、的理想气体一定质量的理想气体(2)应用理想气体状态方程的关键应用理想气体状态方程的关键对对气气体体状状态态变变化化过过程程的的分分析析和和状状态态参参量量的的确确定定，即即“一过程六参量一过程六参量”(3)注意方程中各物理量的单位注意方程中各物理量的单位T必必须须是是热热力力学学温温度度，公公式式两两边边中中p和和V单单位位必必须须统统一一，但不一定是国际单位制中的单位但不一定是国际单位制中的单位第10页/共57页5气体的三个实验定律是理想气体状态方程的特例：气体的三个实验定律是理想气体状态方程的特例：第11页/共57页应应用用理理想想气气体体状状态态方方程程时时应应注注意意题题目目中中给给出

6、出的的隐隐含含条条件件第12页/共57页第13页/共57页第14页/共57页第15页/共57页第16页/共57页 理想气体状态变化的图象理想气体状态变化的图象1一定质量的理想气体的各种图象一定质量的理想气体的各种图象名称名称图象图象特点特点其他图象其他图象等等温温线线pVpVCT(C为常为常量量)即即pV之积越之积越大的等温线对应大的等温线对应的温度越高，离的温度越高，离原点越远原点越远 ，斜率，斜率kCT即斜率越即斜率越大，对应的温度大，对应的温度越高越高第17页/共57页名称名称图象图象特点特点其他图象其他图象等等容容线线pT ，斜率斜率 即斜率越大，即斜率越大，对应的体积越对应的体积越小

7、小pt图线的延长线图线的延长线均过点均过点(273.15，0)，斜率越大，对斜率越大，对应的体积越小应的体积越小第18页/共57页名称名称图象图象特点特点其他图象其他图象等压等压线线VT ，斜率斜率 ，即斜率越大，即斜率越大，对应的压强越对应的压强越小小VtV与与t成线性关成线性关系，但不成正系，但不成正比，图线延长比，图线延长线均过线均过(273.15，0)点，点，斜率越大，对斜率越大，对应的压强越小应的压强越小第19页/共57页一般状态变化图象的处理方法一般状态变化图象的处理方法基基本本方方法法，化化“一一般般”为为“特特殊殊”，如如图图是是一一定定质质量量的某种气体的状态变化过程的某种气

8、体的状态变化过程ABCA.第20页/共57页在在VT图图线线上上，等等压压线线是是一一簇簇延延长长线线过过原原点点的的直直线线，过过A、B、C三三点点作作三三条条等等压压线线分分别别表表示示三三个个等等压压过过程程pApBpC，即即pApBpC，所所以以AB压压强强增增大大，温温度度降降低低，体体积积缩缩小小BC温温度度升升高高，体体积积减减小小，压压强强增增大大，CA温温度降低，体积增大，压强减小度降低，体积增大，压强减小.第21页/共57页 理想气体状态方程的应用理想气体状态方程的应用如如图图所所示示为为粗粗细细均均匀匀、一一端端封封闭闭一一端端开开口口的的U形形玻玻璃璃管管当当t131，

9、大大气气压压强强为为p076 cmHg时时，两管水银面相平，这时左管被封闭气柱长两管水银面相平，这时左管被封闭气柱长l18 cm.求：求：第22页/共57页(1)当温度当温度t2等于多少摄氏度时，左管气柱等于多少摄氏度时，左管气柱l2为为9 cm?(2)当当温温度度达达到到上上问问中中的的温温度度t2时时，为为使使左左管管气气柱柱仍仍为为8 cm，则应在右管加入多长的水银柱？，则应在右管加入多长的水银柱？第23页/共57页第24页/共57页【答案答案】见解析见解析第25页/共57页【方法总结方法总结】应用理想气体状态方程解题的一般思路应用理想气体状态方程解题的一般思路(1)确确定定研研究究对对

10、象象(某某一一部部分分气气体体)，明明确确气气体体所所处处系系统统的力学状态的力学状态(2)弄清气体状态的变化过程弄清气体状态的变化过程(3)确确定定气气体体的的初初、末末状状态态及及其其状状态态参参量量，并并注注意意单单位的统一位的统一第26页/共57页(4)根根据据题题意意，选选用用适适当当的的气气体体状状态态方方程程求求解解若若非非纯热学问题，还要综合应用力学等有关知识列辅助方程纯热学问题，还要综合应用力学等有关知识列辅助方程(5)分分析讨论所得析讨论所得结结果的合理性及其物理意义果的合理性及其物理意义第27页/共57页用用销销钉钉固固定定的的活活塞塞把把容容器器分分成成A、B两两部部分

11、分，其其容容积积之之比比VA VB2 1，如如图图所所示示，起起初初A中中有有温温度度为为127、压压强强为为1.8105 Pa的的空空气气，B中中有有温温度度为为27，压压强强为为1.2105 Pa的的空空气气，拔拔去去销销钉钉，使使活活塞塞可可以以无无摩摩擦擦地地移移动动但但不不漏漏气气，由由于于容容器器壁壁缓缓慢慢导导热热，最最后后都都变变成成室温室温27，活塞也停住，求最后，活塞也停住，求最后A、B中气体的压强中气体的压强第28页/共57页第29页/共57页答案：答案：1.3105 Pa第30页/共57页用理想气体状态方程解决变质量问题用理想气体状态方程解决变质量问题房房间间的的容容积

12、积为为20 m3，在在温温度度为为7、大大气气压压强强为为9.8104 Pa时时，室室内内空空气气质质量量是是25 kg.当当温温度度升升高高到到27，大大气气压压强强变变为为1.0105 Pa时时，室室内内空空气气的的质质量量是是多多少少？第31页/共57页【解解析析】室室内内气气体体的的温温度度、压压强强均均发发生生了了变变化化，原原气气体体的的体体积积不不一一定定再再是是20 m3，可可能能增增大大有有气气体体跑跑出出，可可能能减减小小有有气气体体流流入入，因因此此仍仍以以原原25 kg气气体体为为研研究究对对象象，通过计算才能确定通过计算才能确定气体初态：气体初态：p19.8104 P

13、a，V120 m3，T1280 K.末态：末态：p21.0105 Pa，体积，体积V2，T2300 K.第32页/共57页【答案答案】23.8 kg第33页/共57页【方法总结方法总结】在在处处理理气气体体质质量量变变化化的的问问题题时时，可可想想像像“放放出出”或或“漏漏掉掉”的的气气体体与与剩剩余余的的气气体体状状态态相相同同，利利用用理理想想气气体体状状态态方方程程就就可可以以确确定定剩剩余余气气体体与与“放放出出”或或“漏漏掉掉”气气体体的的体体积积、质质量量关关系系，从从而而确确定定剩剩余余气气体体与与原原有有气气体体间间的的状状态态变变化关系化关系第34页/共57页贮贮存存筒筒内内

14、压压缩缩气气体体的的温温度度是是27，压压强强是是20 atm，从从筒筒内内放放出出一一半半质质量量的的气气体体后后，并并使使筒筒内内剩剩余余气气体体的的温温度度降降低低到到12，求求剩剩余余气气体体的的压压强强为为多多大大？第35页/共57页第36页/共57页答案：答案：9.5 atm第37页/共57页气体状态变化的图象问题气体状态变化的图象问题如如图图所所示示，水水平平放放置置的的汽汽缸缸内内壁壁光光滑滑，活活塞塞厚厚度度不不计计，在在A、B两两处处设设有有限限制制装装置置，使使活活塞塞只只能能在在A、B之之间间运运动动，B左左面面汽汽缸缸的的容容积积为为V0.A、B之之间间的的容容积积为

15、为0.1V0，开开始始时时活活塞塞在在B处处，缸缸内内气气体体的的压压强强为为0.9p0(p0为为大大气气压压强强)，温温度度为为297K，现现缓缓慢慢加加热热汽汽缸缸内内气气体体，直直至至399.3 K求：求：第38页/共57页(1)活塞刚离开活塞刚离开B处时的温度处时的温度TB.(2)缸内气体最后的压强缸内气体最后的压强p3.(3)在图中画出整个过程的在图中画出整个过程的pV图线图线第39页/共57页第40页/共57页(3)如如图图所所示示，封封闭闭气气体体由由状状态态1保保持持体体积积不不变变，温温度度升升高高，压压强强增增大大到到p2p0达达到到状状态态2，再再由由状状态态2先先做做等

16、等压压变变化化，温温度度升升高高，体体积积增增大大，当当体体积积增增大大到到1.1V0后后再再等等容容升温，使压强达到升温，使压强达到1.1p0.【答案答案】(1)330 K(2)1.1p0(3)见解析见解析第41页/共57页【方法总结方法总结】理想气体状态方程的解题技巧理想气体状态方程的解题技巧(1)挖挖掘掘隐隐含含条条件件，找找出出临临界界点点，临临界界点点是是两两个个状状态态变变化化过过程程的的分分界界点点，正正确确找找出出临临界界点点是是解解题题的的基基本本前前提提，本本题中活塞刚离开题中活塞刚离开B处和刚到达处和刚到达A处是两个临界点处是两个临界点(2)找找到到临临界界点点，确确定定

17、临临界界点点前前后后的的不不同同变变化化过过程程，再再利利用用相相应应的的物物理理规规律律解解题题，本本题题中中的的三三个个过过程程先先是是等等容容变化，然后是等压变化，最后又是等变化，然后是等压变化，最后又是等容容变化变化第42页/共57页使使一一定定质质量量的的理理想想气气体体按按图图中中箭箭头头的的顺序变化，图线顺序变化，图线BC是一段双曲线是一段双曲线(1)已已知知气气体体在在状状态态A的的温温度度TA300 K，求求气气体体在在状状态态B、C和和D的温度各是多少？的温度各是多少？(2)将将上上述述状状态态变变化化过过程程改改画画成成VT图图，并并标标明明A、B、C、D四四点点，并并且

18、且要要画画箭箭头头表表示示变变化化方方向向说说明明每每段段图图线线各表示什么过程各表示什么过程第43页/共57页第44页/共57页(2)在在VT图图中中将将A、B、C、D四四点点的的V、T值值分分别别描描绘绘在在图图上上，则则其其VT图图如如下下图图所所示示AB过过程程是是等等压压膨膨胀胀过过程程，BC是等温膨胀过程，是等温膨胀过程，CD是等压压缩过程是等压压缩过程答案：答案：见解析见解析第45页/共57页第46页/共57页第47页/共57页1.对于理想气体下列哪些说法是不正确的对于理想气体下列哪些说法是不正确的()A理想气体是严格遵守气体实验定律的气体模型理想气体是严格遵守气体实验定律的气体

19、模型B理想气体的分子间没有分子力理想气体的分子间没有分子力C理想气体是一种理想模型，没有实际意义理想气体是一种理想模型，没有实际意义D实实际际气气体体在在温温度度不不太太低低、压压强强不不太太大大的的情情况况下下，可当成理想气体可当成理想气体第48页/共57页解解析析：根根据据理理想想气气体体的的定定义义可可知知A项项正正确确；根根据据理理想想气气体体微微观观模模型型可可以以判判定定B对对；实实际际气气体体在在温温度度不不太太低低、压压强强不不太太大大的的情情况况下下，可可当当成成理理想想气气体体，D对对理理想想气气体体是是对实际气体的科学抽象，可以使研究问题简便，对实际气体的科学抽象，可以使

20、研究问题简便，C错错答案：答案：C第49页/共57页2(2013泉泉州州高高二二检检测测)民民间间常常用用“拔拔火火罐罐”来来治治疗疗某某些些疾疾病病，方方法法是是将将点点燃燃的的纸纸片片放放入入一一个个小小罐罐内内，当当纸纸片片燃燃烧烧完完时时，迅迅速速将将火火罐罐开开口口端端紧紧压压在在皮皮肤肤上上，火火罐罐就就会会紧紧紧紧地地被被“吸吸”在在皮皮肤肤上上，其其原原因因是是，当当火火罐罐内内的的气气体体()A温度不变时，体积减小，压强增大温度不变时，体积减小，压强增大B体积不变时，温度降低，压强减小体积不变时，温度降低，压强减小C压强不变时，温度降低，体积减小压强不变时，温度降低，体积减小

21、D质量不变时，压强增大，体积减小质量不变时，压强增大，体积减小第50页/共57页解解析析：纸纸片片燃燃烧烧时时，罐罐内内气气体体的的温温度度升升高高，将将罐罐压压在在皮皮肤肤上上后后，封封闭闭气气体体的的体体积积不不再再改改变变，温温度度降降低低时时，由由C知知封封闭闭气气体体压压强强减减小小，罐罐紧紧紧紧“吸吸”在在皮皮肤肤上上，B正正确确答案：答案：B第51页/共57页3一一定定质质量量的的理理想想气气体体，由由状状态态A(1,3)沿沿直直线线AB变变化化到到C(3,1)，如如图图所所示示，气气体体在在A、B、C三三个个状状态态中中的的温温度之比是度之比是()A1 1 1B1 2 3C3 4 3D4 3 4解析：解析：由理想气体状态方程可作出判断由理想气体状态方程可作出判断答案：答案：C第52页/共57页第53页/共57页第54页/共57页答案：答案：500 K第55页/共57页第56页/共57页感谢您的观看。感谢您的观看。第57页/共57页